宇宙和微观世界;“物质宇宙”惊现新粒子(4)

研究人员称：“更引人入胜的是能在其他凝聚态系统中发现更多的基本粒子。还有什么别的粒子隐藏在这些‘物质宇宙’中呢？其实，存在于物质中的那些令人意想不到的费米子才刚刚开始‘浮出水面’呢！”

延伸阅读

恩利克·费米，美籍意大利著名物理学家，1938年诺贝尔物理学奖得主。费米领导一个研究小组在芝加哥大学建立了人类第一台可控核反应堆，人类从此迈入原子能时代。

费米在理论和实验方面都有第一流的建树，这在现代物理学家中是屈指可数的。100号化学元素镄、著名的费米实验室、芝加哥大学的费米研究院，以及原子核物理学中使用的费米单位都是为纪念他而命名的。费米人生的最后几年，主要从事高能物理研究。1949 年，他揭示了宇宙射线中原粒子的加速机制，研究了π介子、μ子和核子的相互作用，提出宇宙射线起源理论。19 52年，他发现了第一个强子共振——同位旋四重态。1949年，他与杨振宁合作，提出基本粒子的第一个复合模型。

 

 

宇宙和微观世界;“物质宇宙”惊现新粒子

 

费米面是指在绝对零度下，波矢空间（波矢是波的矢量表示方法。波矢是一个矢量，其大小表示波数，其方向表示波传播的方向。波矢有两种常见的定义，区别在于振幅因子是否乘以2π，分别用于物理学和晶体学以及它们的相关领域）中电子占据态与未占据态之间的分界面。根据量子力学理论，具有半奇数自旋量子数的费米子，如电子，遵循泡利不相容原理（一个量子态只能被一个粒子所占据），因此，费米子在能级中的分布遵循费米—狄拉克分布。

 

 

宇宙和微观世界;“物质宇宙”惊现新粒子

 

一个由无相互作用的费米子组成的系统的基态模型可按照如下方法构造：从无粒子系统开始，将粒子逐个填入现存未被占据的最低能量的量子态，直到所有量子态全部填完。此时，系统的费米能就是占据最高分子轨道的能量，费米面则是波矢空间中费米能量构成的表面。实际上，晶体的能带结构十分复杂，相应的费米面形状也很复杂，最简单的情况是理想费米球的费米面。可用来测量金属费米面的实验技术有磁阻效应、回旋共振等。